Scritto da livello elementare
.
ARGOMENTO: OCEANOGRAFIA
PERIODO: na
AREA: na
parole chiave: oceanografia fisica, innalzamento dei mari
I principali fattori che possono causare un aumento medio del livello del mare sono l’espansione termica degli oceani, la fusione delle calotte glaciali e la variazione di salinità dovuta allo scambio di masse d’acqua tra gli oceani e le riserve d’acqua dolce del territorio.
Come è noto, il livello marino assoluto dipende indirettamente anche dalla deformazione della Terra solida causata dalle variazioni del campo gravitazionale e del volume del bacino oceanico globale. Oggi parliamo di espansione termica degli oceani per comprendere la sua reale influenza sui livelli dei mari.
molte aree costiere sono destinate a scomparire
Un articolo di Oceanography and Fisheries ci da l’occasione per spiegare che cos’è l’espansione termica, un fenomeno conosciuto da tempo che causa modifiche volumetriche dei livelli del mare a seguito di cambiamenti discreti di temperatura e/o di salinità.
come vedete i livelli del mare stanno salendo dal 1900 in linea con le teorie geologiche
Le oscillazioni del livello del mare dell’Olocene sono talvolta proposte per valutare i cambiamenti apprezzabili del livello del mare. La Terra, per quanto può sembrare strano, sta ancora attraversando un’era glaciale ed i cicli orbitali ci dicono che andiamo verso una nuova glaciazione. Nel passato i cicli di forte glaciazione da 100.000 anni furono intervallati da un periodo interglaciale di 9-12.000 anni che si è ridotto a circa 10.700 anni. Tenendo conto che l’ultimo periodo glaciale, la glaciazione Würm, terminò all’incirca tra il 16.000 e il 14.000 a.C., sebbene vi fu una piccola glaciazione che colpì l’Europa dal XIV al XIX secolo, possiamo dire che stiamo andando incontro ad una ripresa della glaciazione. Nonostante l’impennata delle emissioni antropogeniche di CO2 e di CO2 atmosferica dall’inizio del XX secolo, il gruppo intergovernativo ONU sui cambiamenti climatici (IPCC) ha concluso che il livello dei mari globali è aumentato solo di una media di 1,7 mm per anno durante l’intero periodo 1901-2010, che è un tasso di meno di 7 pollici (17 cm) al secolo e un aumento complessivo di appena 0,19 di un metro in 110 anni. Interessante notare che non sempre, ad aumenti della CO2 atmosferica, sono corrisposti innalzamenti dei livelli del mare.
da articolo di Kenneth Richard pubblicato su notrickszone
Quando? Nessuna tendenza di breve o lungo periodo può dirci con una certa affidabilità quando inizierà …. forse fra migliaia di anni; per ora possiamo solo affermare che siamo in una fase di riscaldamento globale, qualunque sia la sua causa, con le conseguenze che abbiamo davanti agli occhi.
Torniamo all’espansione termica
Quando nel 1992 fu finalmente possibile ottenere valori precisi dalle misure altimetriche satellitari, fu possibile monitorare la ridistribuzione laterale delle masse d’acqua sopra gli oceani, sia in merito alla dislocazione laterale delle masse d’acqua sia per l’espansione termica differenziale (o piuttosto una combinazione di entrambi).
figura 1 – da studio citato
L’espansione termica è diventata mediaticamente parte del concetto di riscaldamento globale, sostenendo che il riscaldamento generale, dal 1970 al 2000, ha anche generato una componente di innalzamento del livello del mare, dovuta all’innalzamento delle temperature. Per poter comprendere quanto sia la sua effettiva influenza sui livelli dei mari e quindi fare delle valutazioni scientifiche e non legate a effetti emotivi bisogna prima di tutto comprendere di cosa stiamo parlando. Ancora una volta la fisica ci aiuta a comprendere questo fenomeno. L’articolo citato ci suggerisce un piccolo esperimento, tra l’altro di facile realizzazione anche a casa, che ci farà comprendere meglio l’espansione termica.
La teoria dell’espansione termica
L’espansione termica si riferisce alla tendenza della materia a cambiare forma, area e volume in risposta ad un cambiamento di temperatura. L’applicazione dell’espansione termica ai cambiamenti del livello del mare è stata discussa da diversi autori. L’effetto valutato nel corso di un secolo è stimato tra i 5 cm ed i 10 cm. Nella stima dei cambiamenti futuri previsti del livello del mare è necessario considerare le strutture entro le quali si verificheranno.
La colonna d’acqua degli oceani varia da 0 (zero) sulla linea di costa fino a circa 6000 metri nella piana abissale. Vedremo che la parte al largo è maggiormente suscettibile all’espansione termica. Nel volume, i maggiori cambiamenti avvengono tra i 100 e i 300 metri di profondità. Si osserva un certo riscaldamento fino a 700 me anche a 2000 metri.
La Figura 1 mostra le relazioni tra espansione dell’acqua, temperatura e colonna d’acqua interessata. Un aumento di 0,55° C nei 100 metri superiori aumenterebbe il livello del mare di +9 mm e un aumento della temperatura di 0,4° C nei 700 m superiori genererebbe un aumento di +4,5 cm (Figura 1).
figura 2 – da studio citato
La Figura 2 ci mostra i cambiamenti dovuti all’espansioni termica dalle profondità dall’oceano aperto fino alla linea di costa con un riscaldamento di +2 ° C. La figura illustra la diminuzione dell’espansione termica verso la costa e l’assenza di qualsiasi innalzamento del livello del mare a riva. Per meglio capire il perché di questo comportamento, si può fare questo piccolo esperimento sulla distribuzione teorica dell’espansione termica in funzione dell’aumento della temperatura e dell’altezza della colonna d’acqua riscaldata.
Prendiamo due bottiglie di uguali dimensioni (A e B) collegate da una comunicazione aperta alla base rendendo i due vasi comunicanti (Figura 3a). Se le riempiamo con un liquido, secondo il principio dei vasi comunicanti, avremo lo stesso livello nelle due bottiglie (Figura 3). La pressione dell’acqua (data da peso/superficie) è ora la stessa nella bottiglia A e nella bottiglia B.
Ora se riscaldiamo la parte superiore della bottiglia B con un asciugacapelli, osserveremo che dopo il riscaldamento, il livello dell’acqua nella bottiglia B aumenterà mentre il livello dell’acqua nella bottiglia A resterà invariato (Figura 3b).
La Figura 3 illustra l’esperimento che mostra che quando due bottiglie sono collegate alla base come vasi comunicanti e una bottiglia viene riscaldata, il livello dell’acqua aumenterà in questa bottiglia ma rimarrà invariato nell’altra.
Questo perché il riscaldamento termico implica un cambiamento nella densità volumetrica della massa d’acqua, costringendo il livello del liquido ad espandersi e aumentare di livello nella bottiglia B. Ciò non va a modificare però il peso dell’acqua nella bottiglia B. Per quanto sopra la pressione sul fondo della bottiglia B rimarrà invariata e sarà sempre uguale alla a quella sul fondo della bottiglia A. Di conseguenza, non vi sarà uno squilibrio di pressione, l’acqua non scorrerà tra le bottiglie ed il livello dell’acqua nella bottiglia A rimarrà invariato. Allargando le conclusioni agli oceani, ci accorgiamo che l’effetto di questo fenomeno è talvolta sovrastimato e quindi non così significativo per quanto concerne l’innalzamento dei mari.
Conclusioni
L’espansione termica è un fattore importante anche se spesso sovrastimato e limitato allo strato superficiale ovvero la fascia tra i 100-300 metri, fino a 700-2000 m. Questo riscaldamento è sempre ciclico; mai lineare su periodi multidecadali e più lunghi. Si stima che il contributo alle variazioni del livello del mare non superi i 10 cm entro l’anno 2100.
Qualunque sia l’espansione termica nell’oceano aperto, il suo effetto diminuisce continuamente verso terra con la diminuzione della profondità dell’acqua diminuendo la colonna d’acqua di espansione e diventa zero a riva, dove non vi è ovviamente alcuna colonna d’acqua da espandere (Figura 2). Inoltre non vi sarà alcun flusso significativo verso la costa dall’espansione delle acque di altura (Figura 1).
Riferimenti
Fairbridge RW (1961) Modifiche eustatiche
Lascia un commento